硅锰合金是一种铁合金,是炼钢过程中最主要的脱氧剂之一其需求量相当大,其消耗量占电炉铁合金产品的第二位。但是当前我国硅锰合金的生产方式主要还是较为粗放的坑池浇铸法,这种方法虽然有产量高,工艺简单的优点,但同时,会造成大量的粉尘,噪音污染,并且也会产生严重的浪费。因此,宁夏吉元集团开始革新工艺与设备,并设计制造了一台以锭模铸造与连铸技术为基础的铸造机。但是,这台铸造机在生产过程中出了很多问题,其中最为严重的就是模具,出现了烧蚀,粘模甚至变形开裂等问题。而且,不止是吉元集团设计制造的铸造机,所有使用金属模具的硅锰合金铸造机,无论国内或者国外,或多或少都会出现以上问题。为了解决以上问题,在本文中,对影响硅锰合金凝固成型的因素进行了探讨,包括冷却方式,浇铸方式,型腔形状,模具材料等,以期能够统合以上这些因素,并为硅锰合金的连铸粒化设备提出一种可行的工艺以及配套的模具。由于在凝固过程中,铸锭内部温度等一些数据测量不易,同时,铸锭内部的凝固过程也无法直接肉眼观察,因此,在本文中,采用计算机仿真的方式对硅锰合金的冷却凝固过程进行研究。本文首先以吉元集团设计制造的铸造机为基础,分析了其浇铸工艺过程及原理,并且对仿真时使用的模具进行了建模。为了提高仿真过程的准确性,需要获得硅锰合金的部分物性参数,由于硅锰合金的固相线与液相线很高,而且凝固过程中还涉及到金属的固液变化,几乎找不到能对这些性质进行准确测量的实验设备与仪器,因此,退而求其次,通过专业的金属相图计算软件Jmat-Pro对硅锰合金的物性参数进行了计算,并且通过浇铸实验结合计算机仿真对这些参数进行了验证,确认了其准确性。然后使用PROCAST仿真软件对浇铸过程进行仿真,探究了影响浇铸过程的各项因素。并且,结合吉元厂方提供的一些建议,比较了不同的冷却方式,不同的浇铸方式,不同的型腔形状,甚至不同的模具材料对冷却凝固过程造成的影响。最终,通过对这些因素分析与研究,本文设计了一套基于砂型铸造的连铸粒化工艺及其配套模具,即采用金属模具与砂模具组合的形式,在依旧保持锭模铸造与连铸技术优势的基础上,充分发挥出了砂模具的有点。经过仿真验证,新模具对于纯金属模具来说,无论是在生产效率,还是在受热与应力情况较纯金属模具均有优势,也证明了这项设计是有效的。